ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА БУМАЖНО-СЛОИСТОГО ПЛАСТИКА 1.1 Свойства и области применения бумажно-слоистого пластика 1.1.1. Свойства бумажно-слоистого пластика Слоистые пластики — это полимерные материалы, в простейшем случае состоящие из основного слоя и параллельно расположенных слоев наполнителя. В зависимости от назначения пластика, природы полимера и наполнителя слоистые пластики могут содержать дополнительно защитный, барьерный и балансирующий слои. Физико-механические свойства пластика определяет основной слой, который изготовляют из различных пластиков: - гетинакса (наполнитель - бумага), - текстолита (хлопчато-бумажные ткани), - стеклотекстолита (стеклянные ткани) - древесных пластиков (древесное волокно). Для производства бумажно-слоистого пластика, как явствует из названия, используется бумага. Пластики, производимые для нужд мебельной промышленности и отделки помещений, могут состоять из 3 – 15 слоев бумаги, причем в качестве основного армирующего слоя используется крафт-бумага, далее может следовать слой бумаги «андерлей» (используется не всегда), после чего прессуется слой декоративной бумаги и верхний защитный слой «оверлей». Декоративная бумага (60-120 г/м2) определяет декор и кроющую способность ДБСП, оверлей (16-45 г/м2) защищает печатный рисунок от внешних воздействий), андерлей (60-100 г/м2) – дополнение к декоративной бумаге для обеспечения дополнительной укрывистости); крафт-бумага (80-200 г/м2) необходима для придания специальных свойств, например – негорючести, а также для обеспечения необходимой толщины ДБСП. В качестве связующих для бумажно-слоистого пластика используются меламиноформальдегидные, карбамидо- и амидоформальдегидные, фенолформальдегидные смолы и их композиции. Помимо этих смол применяются полиэфирные связующие. Рисунок 1.1
Строение бумажно-слоистого пластика По способу получения бумажно-слоистые пластики делятся на ламинат высокого давления (HPL) и ламинат непрерывного давления (CPL). В зависимости от назначения пластик подразделяется на два вида: 1. SТD – Стандартный// HGS (Horizontal Grade Standard) 2. PF – Постформируемый// HGP (Horizontal Grade Postforming) При разогревании постформируемого пластика (До 160-220оС) он приобретает способность к постформированию на 180о. Постформируемый пластик получается за счет неполной полимеризации связующих при производстве. Производство бумажно-слоистого пластика регламентируется стандартами ISO 4586 (Международная организация по стандартизации) и EN 438 (Европейский стандарт), а также ГОСТ 9590-76 «Пластик Бумажнослоистый декоративный. ТУ». Также важной характеристикой бумажно-слоистых пластиков является их огнестойкость (имеет значение при использовании пластиков в судостроении, вагоностроении, производстве выставочного оборудования), по этому показателю пластики делятся на три вида: § стандартные (обычные), § В2 – умеренновоспламеняемые, § В1 – трудновоспламеняемые, слабогорючие. Таблица 1.1 Технические характеристики пластика | Характеристика | Метод тестирования | Единица | Результат | | Плотность | DIN 53479 | кг/м3 | 1430 +/- 30 | | Допуск по толщине | EN 438-2.4 | % | +/- 5 | | Стойкость к износу поверхности | EN 438-2.6 | количество оборотов | >/= 350 | | Стойкость к погружению в гор.воду | EN 438-2.7 | % увеличения массы % увеличения толщины внешний вид | </= 1 </= 1 >/= 4 | | Стойкость к сухому теплу (180оС) | EN 438-2.8 | внешний вид | >/= 4 | | Стабильность размеров (20оС) | EN 438-2.10y | % изменения размеров | L</=0,1; T</=0,2 | | Прочность при ударе шаром | EN 438-2.12 | м, высота падения | >1,5 | | Стойкость к царапанью | EN 438-2.14 | N | >/= 3 | | Стойкость к изменению цвета | EN 438-2.16 | Blue wool серая шкала | >/= 6 >/=4 | | Стойкость к сигарете | EN 438.2.18 | внешний вид | >/=3 | | Стойкость к пару | EN438-2.24 | внешний вид | 5 | | Модуль эластичности | ISO 178 | МПа | >/= 10.000 | | Прочность на изгиб | ISO 178 | МПа | >/= 100 | | Прочность на растяжение | ISO/R 527 | МПа | >/= 70 | | Термопроводимость | DIN 52612 | Ват/м оК | 0,25 | | Реакция на огонь | BS 476 | Класс | 2 | | Электрическое сопротивление | NFPA 99 | Ом м | 1x108\1x1011 антистатик | Источник: европейские стандарты
1.1.2. Области применения бумажно-слоистого пластика. Применение бумажно-слоистого пластика многообразно: § производство кухонной мебели, § изготовление выставочного оборудования, § судостроение, § производство дверей, § изготовление торгового оборудования, § автомобилестроение, § производство офисной мебели, § декоративная внутренняя отделка помещений, § поверхности с акустическим эффектом. Среди основных отраслей использования можно выделить мебельное производство (мебельные фасады, столешницы), строительство (стеновые панели, потолки, фасады зданий), а также вагоностроение, судостроение и лифтостроение. Особенности применения пластика обуславливаются его техническими, декоративными, эргономичными свойствами и характеристиками.
Таблица 1.2 Классификация слоистых пластиков по международному стандарту ISO 4586 | Классификация | Тип*= | Примеры применения | Характеристика | | Компактный стандартный слоистый пластик широкого применения – CGS. | CS или CF | Двери, стены, или перегородки, различные самонесущие конструкции, в том числе в транспортных средствах при работе в горизонтальном и вертикальном положении, требующие особо высокой ударопрочности и влагостойкости | Материалы большой толщины с хорошими свойствами в специальных областях применения | | Компактный стандартный слоистый пластик широкого применения с высокой огнестойкостью – CGF | | Стандартный слоистый пластик для работы в горизонтальном положении при больших нагрузках – HDS. | S или F | Настилы, полки или на специальных основаниях | Очень высокая износостойкость поверхности. | | Стандартный слоистый пластик для работы в горизонтальном положении при больших нагрузках с высокой огнестойкостью – HDF | Высокая ударопрочность. | | Очень высокое сопротивление царапанию | | Стандартный слоистый пластик широкого применения для работы в горизонтальном положении – HGS | S, F или P | Поверхности кухонных и ресторанных столов, обшивки дверей и облицовки стен, подвергаемые высоким нагрузкам, внутренние перегородки общественных транспортных средств. Офисная мебель (столы для компьютеров), | Высокая износостойкость поверхности. | | Высокая ударопрочность. | | Высокая стойкость к царапанию | | Стандартный слоистый пластик широкого применения для работы в горизонтальном положении с высокой огнестойкостью – HGF. | | Поверхности кухонных и ресторанных столов, обшивки дверей и облицовки стен, подвергаемые высоким нагрузкам, внутренние перегородки общественных транспортных средств. Мебель для ванных комнат | Высокая износостойкость поверхности. | | Стандартный слоистый пластик широкого применения с последующим формованием для работы в горизонтальном положении – HGP | Высокая ударопрочность. | | Высокая стойкость к царапанию | | Стандартный слоистый пластик широкого применения для работы в вертикальном положении – VGS. | S, F или Р | Мебельные фасады, облицовка стен, шкафов, в том числе для ванных комнат. Декоративные поверхности со специальными эффектами для использования в вертикальном положении в кухнях и выставочных павильонах | Средняя износостойкость поверхности. | | Стандартный слоистый пластик широкого применения для работы в вертикальном положении с высокой огнестойкостью – VGF. | Средняя ударопрочность. | | Стандартный слоистый пластик широкого применения с последующим формованием для работы в вертикальном положении – VGP | Средняя стойкость к царапанию. | | Низкая износостойкость поверхности. | | Средняя ударопрочность и сопротивление царапанию | | Стандартный слоистый пластик широкого применения для работы в вертикальном положении при малых нагрузках – VLS | S | Видимые боковые детали шкафов | Низкая износостойкость поверхности и сопротивление царапанию. | | Средняя ударопрочность | Источник: на основе европейских стандартов
Новинкой в применении бумажно-слоистого пластика стали разработанные компанией «Слотекс» - вентилируемые полы.  В отечественной специальной литературе этот термин почти не употребим. Похожий отделочный элемент называют фальшполами (raised floor). Их предлагают различные производители и торговые предприятия. Фальшпол представляет собой конструкцию из многослойных съемных и взаимозаменяемых плит нескольких типоразмеров, установленных на опорных стойках с регулируемой высотой. Если к такому полу предъявляются особые требования по жесткости или велика высота подпольного пространства (от 300 мм), добавляются специальные элементы – стрингеры, связывающие стойки и увеличивающие жесткость конструкции. Стрингеры представляют собой оцинкованный профиль П-образного или квадратного сечения и обеспечивают поперечную устойчивость опор. Фальшпол надстраивается над обычным полом, образуя техническое пространство для скрытых инженерных коммуникаций, кабельной сети, системы кондиционирования, и обеспечивает легкий доступ к ним для ремонта и модернизации.
Монтажные плиты пола размером 600х600 мм и весом 35 кг представляют собой изделие из нескольких слоев, сердцевина которого – древесная плитная основа (ДСП, OSB или MDF). Нижняя часть плиты экранируется от токов металлической фольгой, верхняя, рабочая, покрывается декоративным слоистым пластиком. В качестве декоративной поверхности может использоваться новый материал (декоративный пластик с поверхностью экстра-глянец) на основе акрила всего 0,8 мм толщиной повышенной износостойкости. На испытаниях пластинка выдерживала без ущерба 10 000 циклов под нагрузкой. Прочность плит также не вызывает сомнений. Съемные полы выдерживают тяжесть не менее 2000 кг/м2, что позволяет устанавливать на них дорогостоящее и тяжеловесное оборудование.
1.2 Технология производства бумажно-слоистого пластика Первопроходцем в области слоистых пластиков был американский ученый Бакеланд, получивший в 1912 году в США патент на процесс пропитки фенолформальдегидной смолой слоев бумаги, сушки и последующего отвердения под давлением и при высоких температурах. В 1913 году фирма «Formica Corporation» стала последователем этого производства. На ранних этапах развития фенольные слоистые пластики производили для использования в машиностроительной области. Это была процветающая промышленность, поскольку она удовлетворяла запросы на детали, растущей автомобильной и нарождающейся электротехнической промышленности. Технология пропитки и формования слоистых пластиков во многом обязана тем первым промышленным изготовителям слоистых пластиков, чья продукция предшествовала декоративным пластикам примерно на 20 лет. В конце 20-х - начале 30-х годов появились декоративные пластики на основе мочевиноформальдегидных смол, однако объем их производства был ограничен. Меламиновый кристалл появился на рынке в 1939 году, когда его начала производить фирма «American Cyanamid», но вначале его использование было ограничено военной областью, и только после второй мировой войны производство декоративных бумажно-слоистых пластиков в том виде, в котором они известны сегодня, началось всерьез. История производства ламината в Европе начинается с патента № 615400, выданного в Германии 6 июля 1935 года. Предметом изобретения являлся способ получения продуктов конденсации, которые могут быть использованы в качестве связующих для слоистых материалов. Речь шла о бесцветных мочевиноформальдегидных смолах. С этого момента появилась возможность, наряду с коричневыми слоистыми пластиками на основе фенольных смол, производить материалы, лицевая сторона которых может быть окрашена в разные цвета. Первым производителем ламината в Европе была фирма «Реммлер» (Германия). Улучшению свойств ламината способствовало появление и использование меламиноформальдегидных смол в качестве связующего для пропитки декоративных слоев пластика. После второй мировой войны ламината получил активное развитие, высокие темпы которого сохраняются и до настоящего времени, что обусловлено неуклонным расширением областей применения пластика. Сырьем для производства ламинатов высокого давления является: 1. Меламин
Основа берется из компонентов, которые находятся в охлажденном воздухе (N2CO2) и особым образом химически синтезируются в белую кристаллическую пыль, легко растворяемую в теплой воде. 2. Формалин
Водный раствор 35-40 % формальдегида CH2O, полученного путем каталитического оксидирования метанола. 3. Фенол
Твердое аромавещество, продукт дистиляции минерального масла, древесины. 4. Бумага Kraft (80–200 г/м2) Бумага коричневого цвета из сульфата целлюлозы с хорошей устойчивостью к растяжению и влажности. 5. Декоративная бумага (60–150 г/м2) Бумага из альфацеллюлозы, окрашенная или белая, не содержит хлора. Может быть одноцветной или с рисунком, имитацией дерева, камня, металла. 6. Overlay (15 – 45 г/м2) Прозрачная бумага из выбеленной альфацеллюлозы. Обладает хорошей устойчивостью к растяжению, хороший абсорбент. Дает ламинату такие характеристики, как устойчивость к разрывам, царапинам. 7. Слоеразделяющая бумага Стеариновая бумага, специально применяемая для разделения листов после прохождения ими процесса поликонденсации под гидравлическим прессом. Производство слоистых пластиков складывается из следующих операций: - пропитки наполнителя в ваннах или автоматических пропиточных машинах, - сушки, - резки и сборки пакета, - прессования или формования изделий сложной конфигурации с последующей термообработкой горячим воздухом или инфракрасными лучами. Поскольку слоистый пластик обычно приклеивают к жесткому основанию, их тыльная сторона должна быть шероховатой. Для этого пластики обрабатывают на шероховочных станках с помощью бесконечной абразивной ленты. Пропитка и сушка отдельных слоев бумаги растворами смол может производиться как на самом предприятии, так и специализированными предприятиями (чаще всего зарубежными), продукция которых поступает на завод для производства слоистых пластиков европейского качества. В производстве бумажно-слоистых пластиков используются пленки с частичной конденсацией смол, т.е. смола в пленке отверждена всего на 35-50 %. За счет находящейся на поверхности пленки не полностью отвержденной смолы происходит скрепление всех слоев бумаги между собой. При необходимости бумаги, пропитанные смолами, нарезаются для получения заготовок нужного размера, после чего собираются в пакеты для прессования. Существуют различные способы прессования бумажных пленок для получения бумажно-слоистого пластика, различия в которых происходят из-за разницы используемого оборудования, в результате могут быть получены пластики высокого или непрерывного давления. В первом случае для производства используются плоские многоэтажные прессы (Siempelkamp), в которых слои спрессовываются при высокой температуре (140оС – 160оС) и давлении (10-15 МПа). При прессовании листового слоистого пластика высокого давления (High Pressure Laminate – HPL) применяется технологическая оснастка, которая определяет структуру финиш-поверхности. В качестве оснастки используются специальные прокладочные металлические листы и матрицы, поверхность которых представляет собой рельефные изображения, имитирующие дерево, камень и т.д., а также текстурированные бумаги с аналогичным эффектом. Все это телеграфируется на поверхность пластика и обеспечивает полное дублирование всех типов поверхностей – от глянцевых, матовых до рельефных. Таким образом, могут быть получены следующие разнообразные финиш-поверхности: глянец, матовый, кристалл, мелкий кристалл, «структура дерева», «мандарин» и другие. Считается, что именно метод высокого давления обеспечивает пластикам большую устойчивость к истиранию и прочность, однако на данный момент постоянно совершенствующаяся технология непрерывного прессования (продукт – Continious Pressure Laminate – CPL) завоевывает немалую популярность, кроме того, она значительно дешевле. За годы развития технологии были преодолены многие ее недостатки: так, стало возможно как производство огнестойких материалов, так и покрытий с высоким глянцем или текстурированной поверхностью, а также высокими прочностными характеристиками. При непрерывном прессовании слои бумаги соединяются в готовый материал прессах при повышенной температуре (180оС) и непрерывном давлении, обеспечиваемом прижимными валами (4МПа). Обратная (нелицевая) поверхность ДБСП после прессования шлифуется для достижения шероховатой поверхности, обеспечивающей его лучшее приклеивание. Развитием технологии и дизайна бумажно-слоистых пластиков стало производство пластиков с декоративным слом из шпона (OBERFLEX, Франция), кожи (SIBO DESING, Австрия), металлизированной поверхностью (HOMAPAL, EGGER, DECODUR, RESOPAL, Германия). | 
